A Hydraulikzylinderkann über den größten Teil seines Hubs reibungslos laufen und am Ende des Hubs dennoch eine Maschine beschädigen. Der Fehler äußert sich häufig in Form eines harten Stoßes, eines vibrierenden Rahmens, einer Druckspitze, eines losen Befestigungsstifts oder einer Dichtung, die früher als erwartet zu lecken beginnt.
Das Problem liegt meist nicht darin, dass es dem Zylinder an Kraft mangelt. Es liegt daran, dass die bewegte Masse nicht kontrolliert abgebremst wurde, bevor der Kolben den Enddeckel erreicht.
Die hydraulische Zylinderdämpfung ist die technische Methode, mit der dieser endgültige Aufprall reduziert wird. Ein Kissen erzeugt gegen Ende des Hubs einen eingeschränkten Strömungsweg. Wenn der Kolben in die Pufferzone eintritt, wird Öl durch die Verengung gedrückt. Der entstehende Widerstand absorbiert einen Teil der Bewegungsenergie und bremst den Kolben vor dem mechanischen Kontakt ab.
Diese Erklärung ist einfach. Richtiges Design ist es nicht. Ein zu offenes Kissen kann dazu führen, dass der Kolben gegen die Abdeckung stößt. Ein zu restriktives Kissen kann zu einem Druckanstieg, übermäßiger Hitze oder einer inakzeptablen Zyklusverzögerung führen. Die richtige Einstellung hängt von Geschwindigkeit, Last, Ölviskosität, Druck, Temperatur, Montage und dem gesamten Kreislauf ab.
Ein Kissen macht den Zylinder nicht überall im Hub „weich“. Es wirkt nur während des letzten Teils des Ausfahrens, Einfahrens oder beider, abhängig von der Zylinderkonstruktion.
Das Kissen steuert drei verbundene Ereignisse:
Wenn eine dieser drei Bedingungen ignoriert wird, wird die Anpassung zu Versuch und Irrtum. Der Bediener kann das Nadelventil schließen, um den Aufprall zu beseitigen, nur um an anderer Stelle ein Druckproblem zu erzeugen.
Die Last, die sich dem Hubende nähert, trägt kinetische Energie. In vereinfachter Form:
Womist die effektive bewegte Masse undvist die Kolbengeschwindigkeit zu Beginn der Verzögerung.
Das Quadrat der Geschwindigkeit ist wichtig. Steigt die Geschwindigkeit, steigt die zu beherrschende Energie schneller als die Geschwindigkeit selbst. Ein doppelt so schnell fahrender Zylinder benötigt nicht einfach die doppelte Dämpfungskapazität; Die bewegte Energie kann bei unveränderter effektiver Masse etwa viermal höher sein.
Aus diesem Grund kann ein Kissen, das auf einem unbelasteten Prüfstand funktioniert, versagen, wenn der Zylinder mit einem Ausleger, Schlitten, einer Platte oder einer Hebekonstruktion verbunden ist. Die Maschine fügt bewegte Masse hinzu und kann auch Schwerkraft, gespeicherte mechanische Energie und sich ändernde Hebelwirkung hinzufügen.
Bei der Berechnung handelt es sich lediglich um eine erste Kontrolle. Bei realen Geräten müssen außerdem die Auswirkungen von Reibung, Lastrichtung, eingeschlossener Luft, Ölkompressibilität und Ventilreaktion berücksichtigt werden.
Eine übliche Kissenanordnung verwendet einen Kissendorn oder eine Kissenhülse, die in eine passende Bohrung in der Endabdeckung eingeführt wird. Die Kolbenbewegung schließt den normalen Rücklaufweg und lässt einen kleineren kontrollierten Durchgang für das Öl frei.
Die Reihenfolge ist normalerweise:
- Der Kolben durchläuft den Haupthub mit relativ geringer Einschränkung.
- Der Kissenvorsprung dringt in den Hohlraum der Endabdeckung ein.
- Die verfügbare Ölaustrittsfläche verringert sich.
- Auf der Kissenseite des Kolbens steigt der Gegendruck.
- Der Kolben bremst vor dem mechanischen Kontakt ab.
- Gegen Ende des Hubwegs ermöglicht je nach Ausführung ein Rückschlagventil oder ein Bypasspfad eine schnellere Bewegung in die entgegengesetzte Richtung.
Die Geometrie muss sauber und konzentrisch sein. Ein beschädigter Speer, ein verunreinigter Hohlraum oder ein falscher Abstand verändern den Strömungsquerschnitt. Der Zylinder dämpft dann möglicherweise ungleichmäßig, selbst wenn die äußere Verstellung nicht bewegt wurde.
Mithilfe eines verstellbaren Kissens kann der Techniker die Drosselung an die Maschine anpassen. Dies ist nützlich, wenn sich die Last, die Öltemperatur oder die Zyklusgeschwindigkeit ändern. Der Betrieb außerhalb der Zylinder- und Kreis-Nennwerte ist nicht gestattet.
Ein praktischer Einstellvorgang sollte einem kontrollierten Ablauf folgen:
Verwenden Sie für die Kissenverstellung die zugelassene Ausgangsposition. Beginnen Sie nicht mit vollständig geschlossenem Einsteller. Ein vollständig verstopfter Durchgang kann einen Druckanstieg erzeugen, bevor der Bediener versteht, was passiert.
Wenn die Maschinenkonstruktion dies zulässt, testen Sie die Bewegung mit reduzierter Geschwindigkeit und ohne unnötiges Personal in der Nähe der beweglichen Struktur. Bestätigen Sie die Bewegungsrichtung, die Position des Hubendes und die verfügbare Not-Aus-Methode.
Notieren Sie die ursprüngliche Einstellung. Nehmen Sie eine kleine Änderung vor, wiederholen Sie die gleiche Bewegung und beobachten Sie Aufprall, Nachlaufzeit, Druckverhalten und Temperatur. Wenn der Bediener den Pumpendurchfluss, die Kisseneinstellung und die Ventilsteuerung gleichzeitig ändert, kann das Ergebnis nicht auf eine Ursache zurückgeführt werden.
Aus- und Einfahren haben nicht immer die gleiche Nutzlast. Ein vertikaler Zylinder kann in einer Richtung durch die Schwerkraft unterstützt und in der anderen durch die Schwerkraft unterstützt werden. Ein Kissen, das beim Ausfahren akzeptabel ist, kann beim Einfahren zu aggressiv sein.
| Feldsymptom | Möglicher Untersuchungsgrund | Erster Check |
|---|---|---|
| Harter Schlag mit vollem Hub | Kissen zu offen, Kissen rastet nicht ein, zu hohe Geschwindigkeit | Bestätigen Sie das Einrasten des Kissens und die Kontaktmarkierungen der Endabdeckung |
| Langsamer Schlusssatz | Drosselung zu eng, kaltes Öl, zu kleiner Strömungsweg | Vergleichen Sie Öltemperatur und -druck während der Dämpfung |
| Druckspitze nahe dem Endhub | Übermäßige Drosselung, eingeschlossene Luft, schlechte Reaktion der Kreisentlastung | Überwachen Sie den Druck mit dem richtigen Testpunkt und der richtigen Bewertung |
| Unterschiedliches Verhalten im heißen Zustand | Die Ölviskosität ändert sich je nach Temperatur, interner Leckage oder Einstellungsempfindlichkeit | Wiederholen Sie den Test bei stabiler Betriebstemperatur |
| Das Kissen funktioniert nur in eine Richtung | Einseitiges Kissen, Problem mit dem Rückschlagventil oder ungleiche Last | Überprüfen Sie beide Dämpfungskreise und die Lastrichtung |
| Das Klopfen bleibt nach der Einstellung bestehen | Es kann zu mechanischem Spiel oder Rahmenbewegungen kommen | Überprüfen Sie Stifte, Buchsen, Halterungen und Festanschläge |
Bei der Tabelle handelt es sich um eine Anleitung zur Fehlerbehebung, nicht um eine Diagnose. Das gleiche Symptom kann mehr als eine Ursache haben. Änderungen an einem Zylinder sollten erst vorgenommen werden, wenn die maschinenseitigen Ursachen überprüft wurden.
Ein Kissen kann einen ungeeigneten Regelkreis nicht ausgleichen. Die folgenden Elemente können das Verhalten am Ende des Hubs ändern:
Die Durchflussregelung bestimmt, wie schnell sich der Zylinder der Polsterzone nähert. Ein- und Auslassanordnungen verhalten sich unterschiedlich, wenn die Last überläuft. Die richtige Wahl hängt von der Lastrichtung und der Gefahr einer unkontrollierten Bewegung ab.
Wenn der Kissenwiderstand steigt, kann der Druck schnell ansteigen. Das Überdruckventil muss den Kreislauf schützen, ohne dass der Kolben unvorhersehbar stoppt. Die Ventileinstellung, Reaktion und Position sollten anhand der Flaschendruckbewertung überprüft werden.
Vertikale oder schwebende Lasten erfordern möglicherweise eine Lastkontrollanordnung. Ein Kissen ist ein Verzögerungsgerät; Es ist kein Ersatz für eine ordnungsgemäß ausgelegte Lasthalte- oder Gegengewichtsfunktion.
Luft kann die letzte Bewegung federnd, laut und inkonsistent machen. Bevor Sie das Kissen beurteilen, entlüften Sie das System gemäß dem Maschinenverfahren und prüfen Sie, ob Luft auf der Saugseite eindringt oder der Füllstand im Behälter niedrig ist.
Die Einschränkung wird durch die Viskosität der Flüssigkeit beeinflusst. Eine mit kaltem Öl vorgenommene Einstellung verhält sich möglicherweise anders, nachdem die Maschine die Betriebstemperatur erreicht hat. Die Inbetriebnahme sollte eine Warmzyklusprüfung und nicht nur einen Erststarttest umfassen.
Bei der Bestellung eines kundenspezifischen Hydraulikzylinders sollten folgende Daten an den Zylinderhersteller übermittelt werden:
- Effektive bewegte Masse
- Erforderliche Geschwindigkeit vor der Kissenzone
- Lastrichtung beim Aus- und Einfahren
- Hub und verfügbare Kissenlänge
- Arbeits- und Spitzendruck
- Art und Temperaturbereich der Hydraulikflüssigkeit
- Pumpenfluss und Ventilanordnung
- Montageart und Ausrichtungsbedingungen
- Erforderliche Zykluszeit
- Ob eine Dämpfung beim Ausfahren, Einfahren oder bei beiden erforderlich ist
In einer Zeichnung sollten die Position des Kissens, der Einstellzugang, die Position des Anschlusses, die Montageabmessungen und alle mechanischen Anschläge angegeben sein. „Mit Kissen“ ist keine vollständige technische Spezifikation.
Wenn eine Maschine wiederholt Stößen am Hubende ausgesetzt war, überprüfen Sie nicht nur die Zylinderdichtung. Überprüfen:
- Befestigungsstifte am Stangen- und Kappenende
- Buchsen und Gabelkopfbohrungen
- Geschweißte Montagehalterungen
- Mechanische Endanschläge
- Schlauchanschlüsse und Rohrschellen
- Geradheit und Oberflächenzustand der Zylinderstange
- Endabdeckungsspuren rund um den Kissenhohlraum
- Öltemperatur- und Druckaufzeichnungen
Ein harter Anschlag überträgt Energie in die gesamte Struktur. Wenn Sie den Zylinder austauschen, ohne einen losen Stift, eine falsch ausgerichtete Halterung oder eine falsche Ventileinstellung zu korrigieren, verschiebt sich der Fehler möglicherweise nur auf die nächste Austauscheinheit.
Manche Maschinen benötigen eine andere Lösung. Wenn die Last an mehreren Positionen anhalten muss, sind möglicherweise eine externe Proportionalsteuerung, eine hydraulische Bremse oder ein spezieller Bewegungssteuerungskreis besser geeignet. Wenn der Zylinder als struktureller Anschlag verwendet wird, muss möglicherweise ein mechanischer Anschlag neu konstruiert werden, anstatt das Kissen dazu zu bringen, eine ungewöhnliche Last aufzunehmen.
Die richtige Frage lautet nicht: „Kann das Zylinderkissen den Aufprall verbergen?“ Es lautet: „Wo sollte die Bewegungsenergie kontrolliert werden und wie wird das System beweisen, dass sie konsistent kontrolliert wird?“
Die Dämpfung eines Hydraulikzylinders ist ein kleiner Teil eines Zylinders, aber sie befindet sich an der Stelle, an der Bewegung in Kraft umgewandelt wird. Das richtige Design beginnt mit der Bewegung von Masse und Geschwindigkeit und setzt sich dann mit der Kissengeometrie, der Durchflussbegrenzung, dem Schaltkreisschutz, der Temperatur und der Maschinenausrichtung fort.
Geben Sie bei einem OEM- oder Austauschprojekt die tatsächlichen Last-, Geschwindigkeits-, Hub-, Druck-, Öl- und Montagedaten an. Ein Zylinderhersteller kann dann die Dämpfungsanforderung als Teil der kompletten Hydraulikbaugruppe prüfen, anstatt sie als Standardoption zu behandeln.
Wenn Ihr Zylinder am Ende des Hubs hart aufschlägt, senden Sie die Zylinderzeichnung, den Betriebsdruck, die Durchflussrate, den Hub, die Zyklusgeschwindigkeit und eine kurze Beschreibung der Belastung. HCIC kann die Zylinderspezifikation und die Anwendungsbedingungen überprüfen, bevor ein Ersatz oder eine kundenspezifische Konstruktion angeboten wird.
